絕對零度和普朗克溫度是怎麼測出來的?

2021-02-15 火星科普

物理學告訴我們,理論上最低的溫度是絕對零度,約為-273.15攝氏度,這是無法達到的低溫極限。另一方面,理論上最高的溫度非常高,那就是高達1.4億億億億度的普朗克溫度。那麼,為什麼理論最低溫和理論最高溫相差如此之大呢?這兩個溫度又是怎麼測出來的呢?

溫度的由來

從宏觀上來講,溫度用於表徵物體的冷熱程度。而物體之所以會有熱量,是因為組成物體的各種原子核原子粒子存在熱運動,所以溫度本質上反映的是微觀粒子的熱運動劇烈程度。

絕對零度的由來

當粒子的熱運動完全停止時,溫度就會降到最低點——絕對零度,不會有比這更低的溫度。不過,粒子的熱運動是永不停歇的,這意味著絕對零度只是一個理論極限,現實中無法達到。因為一旦粒子停止運動,其位置和速度就變成了一個確定的值,這與量子力學中的不確定性原理相矛盾。

既然絕對零度是一個理論數值,它的大小又是怎樣測出來的。

根據查理定律,對於任意一種理想氣體,只要體積保持恆定,其壓強和溫度之比為常數。如果測出多組的壓強和溫度參數,就能得到一條直線方程。再對該方程進行外推,即可算出絕對零度的大小,具體為-273.15攝氏度。

普朗克溫度的由來

根據狹義相對論,組成物體的粒子如果被加速到無限趨於光速,粒子的動能將會趨於無窮大,這就意味著物體的溫度會無限高。那麼,普朗克溫度作為溫度上限又是怎麼來的呢?

當溫度高到一定程度之後,引力會強大到與另外三種基本力統一在一起,任何物質都無法存在,就連夸克等基本粒子也無法存在,所以更高的溫度已經失去意義。這個溫度就是普朗克溫度,具體大小約為1.4億億億億度。

不像絕對零度那樣,普朗克溫度是可以達到的。不過,只有在宇宙誕生之後的最初一瞬間,即1普朗克時間(5.4×10^-44秒),宇宙才經歷過普朗克溫度。

不過,普朗克溫度只是當前理論體系下的溫度上限。因為一旦高於這個溫度,廣義相對論和量子力學全部失效,此時需要一個目前人類沒有的理論來進行描述,那就是量子引力理論。

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  • 最冷的是絕對零度 最熱的呢?-絕對零度,冷熱,溫度,科普,普朗克...
    絕對零度是物體的最低溫度,那麼溫度是否有上限呢?如果有最高溫度是多少呢?溫度不但有下限,實際上,溫度也是有上限的,但這已經高到離譜,除了高能物理學家外一般沒有人會談論它。最高的可能溫度就是普朗克溫度(Planck temperature),等於10^32K——開爾文K為熱力學單位,與攝氏度的轉換關係為:開氏度=攝氏度+273.15。相比之下,太陽中心的溫度為1500萬K(1.5x10^7K);矽可在10億K(10^9K)的溫度下通過核聚變產生。簡而言之,普朗克溫度是極端之高。
  • 絕對零度是最低溫度?絕對零度也可以突破。最高溫度又是多少
    絕對零度並不意味著粒子停下運動了不過即使是物質的溫度達到絕對零度,也並不意味著分子停下運動了。微觀世界是由量子力學主導的,如果絕對零度時,分子完全不運動,那麼我們就能夠精準的測量出分子的動量和位置。這明顯違反不確定性原理。
  • 為什麼說絕對零度是物體的最低溫度?
    首先說一下絕對零度是多少呢?就是攝氏零下273.15°,如果用國際溫度標準開爾文的話,那麼絕對零度就是0開爾文了。在描述一個物體的溫度的物理屬性只是說這個物體裡面大量粒子的運動的劇烈程度而已。理解了這一點之後,絕對零度的概念就簡單了。粒子運動得越慢,總體上看溫度越低。當運動得最慢的時候就是不運動了,沒有辦法比不運動的時候更加慢了,所以絕對零度的時候就是大量粒子的隨機運動都停止了。
  • 為什麼宇宙最高溫度達到1.4億億億億度,最低溫度卻是絕對零度-273度?
    在整個尺度下,宇宙是存在著最高溫和最低溫度的,其中最高溫是1.4*10^32K(1.4億億億億K,K是溫度的單位卡爾文),最低溫度是絕對零度0K,也就是零下273.15℃。宇宙大爆炸的第一瞬間的溫度就是宇宙大爆炸後普朗克時間(5.39^-44s)對應的溫度,這個溫度也被稱為普朗克溫度。
  • 「絕對零度」是最低溫度,那麼宇宙中,是否存在「最高溫度」?
    溫度可以說是我們生活當中,最常出現的一種物理量了,每天我們都能在天氣預報上看到,而且也和我們的生活息息相關。當然通常我們生活當中使用的溫度是「攝氏溫標」,也就是攝氏度(符號℃)。攝氏溫標下的0度,也就是指在1個標準大氣壓之下,冰水混合物的溫度。在低於0℃的情況下,水就會凝結成冰。
  • 絕對零度是溫度的下限,那存在溫度的上限麼?答案顛覆認知
    而宇宙第一瞬間顯現出來的溫度,被我們稱為普朗克溫度,這個溫度是1.4*10^32開,也就是我們目前所知道的宇宙曾經出現過的最高溫度。所以,或許未來這方面的研究可能會改變我們對於普朗克時間和普朗克溫度的一些看法。) 在這之後,宇宙的溫度一直在持續下降,在38萬年左右,宇宙的溫度降到了只有3000開左右,而直至今日,宇宙的溫度下降到了2.72開。
  • 不可超越的自然極限:宇宙時空、光速、絕對零度、普朗克長度
    速度再快,也快不過光速;尺寸再小,也小不過普朗克長度;溫度再冷,也冷不過絕對零度;看得再遠,也看不見宇宙的邊界。
  • 絕對零度是如何計算出來的?會有比絕對零度更低的溫度嗎?
    那麼絕對零度是如何計算出來的呢? 絕對零度是根據理想氣體所遵循的規律,然後通過外推的方法得到的。通過這樣的方法,科學家算出,當物體的溫度降低到零下273.15攝氏度時,氣體的體積將會減小到零。或者從分子運動的角度出發,當處於絕對零度的時候,理想氣體分子就停止運動。
  • 絕對零度達不到,那麼溫度有上限嗎?
    後來人們不斷採用新的技術,將最低溫度的記錄刷新到毫開、納開,但是依然無法使物體到達絕對零度。為什麼無法做到這一點呢?        為什麼絕對零度不存在?      1902年,Richard研究了低溫下電池反應ΔG與ΔH隨溫度T的關係 ,得到了這樣一個圖:     即ΔG與ΔH有趨於相等的趨勢。
  • 所謂絕對零度,就是絕對無法達到的溫度,因為它會讓時間失去意義
    對於普通人而言,零度就是寒冷,因為這是標準大氣壓下冰水混合物的溫度,如果溫度再低一點,水就會完全結成堅硬的冰。 不過零度並不是世界上最低的溫度,世界上最低的溫度被稱為絕對零度,也就是零下273.15攝氏度。絕對零度的提出是理論推導和實驗證明的結果,而在宇宙之中並沒有達到絕對零度的物質存在。
  • 絕對零度是宇宙中的最低溫度,宇宙中的最高溫度是多少?
    溫度是描述一個物體的冷熱程度的物理量,現代物理學告訴我們,溫度的高低取決於物體內部的微觀粒子運動的激烈程度,即粒子運動得越激烈,其溫度就越高。在熱學力中,溫度的單位為「開爾文」,通常用字母 K 來表示,它將絕對零度定義為零點。
  • 絕對零度是溫度最低下限,那麼溫度上限是多少?科學家給出了答案
    所以才能夠讓生命誕生,不過溫度這個詞是人類自己命名的,科學家通過研究之後,發現,溫度是有最低下限的,溫度的最低下限就是分子靜止的時候,但是目前科學家還沒有發現絕對零度,但是科學家知道絕對零度是零下273.15攝氏度,沒有溫度可以比它更低,那麼有很多人提出一個疑問就是溫度有最高上限嗎?下面我們就一起來看看科學給出的猜想!
  • 絕對零度達不到,但人類創造的最逼近絕對零度的溫度是多少?
    眾所周知,人類利用溫度來表示物體的冷熱程度。不僅如此,科學家還發現了所謂的絕對零度,它位於零下273.15攝氏度。但是,物理定律告訴我們,絕對零度是無法達到的,我們只能無限接近它。那麼問題就來了,我們是如何發現絕對零度的?人類能達到的最低溫度是多少度?
  • 絕對零度真的無法超越嗎?關於絕對零度幾個有趣的事實!
    絕對零度真的無法超越嗎?關於絕對零度幾個有趣的事實!絕對零度是熱力學的最低溫度,這是根據理想氣體狀態方程推導出來的,也可以說是理想氣體分子停止運動時的溫度,這個時候理想氣體的體積將減少到0,分子和原子的運動已不再遵從經典物理的物理學統計規律。
  • 絕對零度為何正好是-273.15度,後面的小數點有何意義?
    當物體內部的分子運動程度越劇烈,該物體的物體就越高,反之,這個物體的溫度就越低,而按照這一原理,世界上不存在絕對靜止的分子,或者運動速度沒有上限的分子。也就是從理論上講,溫度存在下限,但不存在上限,而根據科學家的假想得知,目前普朗克溫度就被認為是宇宙溫度的上限,幾乎沒有一樣物質的溫度可以達到或者超過普朗克溫度。
  • 超哥知乎千贊文 | 為什麼絕對零度是宇宙最低溫度?
    也就是說,水銀柱到0也就達到最低溫度了吧?阿蒙頓認為這個最低溫度是無法達到的,因此並沒有進一步對它進行研究。一個蘇格蘭物理學家喬治*馬丁發現了阿蒙頓的成果,在1740年將這一點發表出來,並指出,最低溫度大約在零下240°C。
  • 宇宙中有絕對零度,那麼會有最高溫度嗎?聽聽科學家是怎麼說的
    絕對零度是熱力學的最低溫度,在理論上它是溫度的下限值。熱力學溫度的單位是開氏度(K,同上文K)。絕對零度就是0K,約等於-273.15攝氏度。為什麼我們說絕對零度時溫度的下限呢?因為根據熱力學原理,當物質溫度小於等於絕對零度的時候,該物質內部的分子活動會全部消失,沒有運動就沒有能量,從而就違反了所有事物都有能量的原則,因此我們把絕對零度定義成溫度的下限。
  • 絕對零度是最低溫度,如果能變成-274度會發生什麼?
    現代科學已經表明,絕對零度只能無限接近,根本無法達到更不可能製造出低於絕對零度的環境了。 如果你只是「假設可以製造出低於絕對零度的環境」,那麼會怎麼樣呢?
  • 絕對零度有多可怕?人體遇到絕對零度時,活下來的可能性有多大?
    ,它有著怎樣的詮釋和定義絕對零度是「開氏溫標」的下限值,它區別於「攝氏溫標」的零度,進行單位換算:絕對零度,等於零下273.15攝氏度。這是一種理想狀態下所能達到的最低溫度。在熱力學的世界裡,溫度其實就是物質內部分子、原子等粒子熱運動的宏觀表徵,亦是物體內部粒子勢能和動能的集合體現。
  • 宇宙中既然不存在最高和最低溫度,那麼它們是怎麼測量出來的?
    科學家告訴我們,絕對零度是無法達到的,然後由又告訴我們宇宙中還有一個最高的普朗克溫度,當然那更不可能達到了,既然現代宇宙中都不存在這樣的溫度,那麼這個溫度是這麼測量出來的呢?絕對零度和普朗克溫度的來歷中學就有溫度的準確定義:微觀粒子的運動在宏觀中的表現,粒子的運動速度越低,那麼它的溫度也就越低,因此絕對零度的定義就是當物質的微粒運動速度等於零時,溫度就達到了最低,也就是是絕對零度